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1、实验八茶叶中微量元素的鉴定与定量测定实验八茶叶中微量元素的鉴定与定量测定实验八 茶叶中微量元素的鉴定与定量测定 (12,16学时) 一、 一、 实验目的 1. 1. 了解并掌握鉴定茶叶中某些化学元素法。 2. 2. 学会选择合适的化学分析方法。 3. 3. 掌握配合滴定法测茶叶中钙、镁含量的方和原理。 4. 4. 掌握分光光度法测茶叶中微量铁的方法。 5. 5. 提高综合运用知识的能力。 二、 二、 实验原理 茶叶属植物类，为有机体，主要由C，H，N和O等元素组成，其中含有Fe，Al，Ca，Mg等微量金属元素。本实验的目的是要求从茶叶中定性鉴定Fe，Al，Ca，Mg等元素，并对Fe，Ca，Mg

2、进行定量测定。 茶叶需先进行“干灰化”。“干灰化”即试样在空气中置于敞口的蒸发皿后坩埚中加热，把有机物经氧化分解而烧成灰烬。这一方法特别适用于生物和食品的预处理。灰化后，经酸溶解，即可逐级进行分析。 3+3+3+铁铝混合液中Fe离子对Al离子的鉴定有干扰。利用Al离子的两3+3+性，加入过量的碱，使Al转化为离子留在溶液中，Fe则生成沉淀，经分离去除后，消除了干扰。 2+2+钙镁混合液中，Ca离子和Mg的鉴定互不干扰，可直接鉴定，不必分离。 铁、铝、钙、镁各自的特征反应式如下: 根据上述特征反应的实验现象，可分别鉴定出Fe，Al，Ca，Mg 4个元素。 钙、镁含量的测定，可采用配合滴定法。在p

3、H=10的条件下，以铬黑T为指示剂，EDTA为标准溶液。直接滴定可测得Ca，Mg总量。若欲测Ca，2+Mg各自的含量，可在pH12.5时，使Mg离子生成氢氧化物沉淀，以钙2+2+指示剂、EDTA标准溶液滴定Ca离子，然后用差减法即得Mg离子的含量。 3+3+2+2+Fe, Al离子的存在会干扰Ca，Mg离子的测定，分析时，可用三3+3+乙醇胺 掩蔽Fe与Al。 2+茶叶中铁含量较低，可用分光光度法测定。在pH=2,9的条件下，Fe与邻菲啰啉能生成稳定的橙红色的配合物，反应式如下: 该配合物的，摩尔吸收系数。 3+2+在显色前，用盐酸羟胺把Fe还原成Fe，其反应式如下: 2+显色时，溶液的酸度过

4、高(pH2)，反应进行较慢;若酸度太低，则Fe离子水解，影响显色。 三、 三、 试剂与仪器 -1-1试剂 1%铬黑T， 6mol?LHCl， 2 mol?LHAc， -1-16 mol?LNaOH， 0.25 mol?L ， -10.01 mol?L(自配并标定)EDTA， 饱和KSCN溶液， -10.010mg?LFe标准溶液， 铝试剂 ， 镁试剂， 25%三乙醇胺水溶液， 氨性缓冲溶液(pH=10)， HAc,NaAc缓冲溶液(pH=4.6)， 0.1%邻菲啰啉水溶液， 1%盐酸羟胺水溶液。 仪器 煤气灯，研钵，蒸发皿，称量瓶，托盘天平，分析天平，中速定量滤纸，长颈漏斗，250mL容量瓶，

5、50mL容量瓶，250mL锥形瓶，50mL酸式滴定管，3cm比色皿，5mL、10mL吸量管，722型分光光度计。 四、 四、 实验方法 1. 1. 茶叶的灰化和试验的制备 取在100,105?下烘干的茶叶7,8g于研钵中捣成细末，转移至称量瓶中，称出称量瓶和茶叶的质量和，然后将茶叶末全部倒入蒸发皿中，再称空称量瓶的质量，差减得蒸发皿中的茶叶的准确质量。 将盛有茶叶末的蒸发皿加热使茶叶灰化(在通风厨中进行)，然后升高-1温度，使其完全灰化，冷却后，加6 mol?LHCl 10mL于蒸发皿中，搅拌溶解(可能有少量不溶物)将溶液完全转移至150mL烧杯中，加水20mL，-1再加6 mol?LNH?H

6、O适量控制溶液pH为6,7，使产生沉淀。并置于沸32水浴加热30min，过滤，然后洗涤烧杯和滤纸。滤液直接用250mL容量瓶2+2+盛接，并稀释至刻度，摇匀，贴上标签，标明为Ca,Mg离子试液(1,)，待测。 -1另取250mL容量瓶一只于长颈漏斗之下，用6 mol?LHCl 10mL重新溶解滤纸上的沉淀，并少量多次地洗涤滤纸。完毕后，稀释容量瓶中滤液至刻3+度线，摇匀，贴上标签，标明为Fe离子试验(2,)，待测。 2. 2. Fe，Al，Ca，Mg元素的鉴定 从1,试液的容量瓶中倒出试液1mL于一洁净的试管中，然后从试管-1中取液2滴于点滴板上，加镁试剂1滴，再加6 mol?LNaOH碱化，

7、观察现象，作出判断。 从上述试管中再取试液2,3滴 于另一试管中，加入1,2滴2 -1-1mol?LHAc酸化，再加2滴0.25 mol?L，观察实验现象，作出判断。 从2,试液的容量瓶中倒出试液1mL于一洁净试管中，然后从试管中取试液2滴于点滴板上，加饱和KSCN 1滴，根据实验现象，作出判断。 -1在上述试管剩余的试液中，加6 mol?LNaOH直至白色沉淀溶解为止，-1离心分离，取上层清液于另一试管中，加6 mol?LHAc酸化，加铝试剂3,-14滴，放置片刻后，加6 mol?LNH?HO碱化，在水浴中加热，观察实验32现象，作出判断。 Mg总量的测定 3. 3. 茶叶中，Ca，从1,容

8、量瓶中准确吸取试液25mL置于250mL锥形瓶中，加入三乙醇胺5mL，再加入缓冲溶液10mL，摇匀，最后加入-1铬黑T指示剂少许，用0.01 mol?LEDTA标准溶液滴定至溶液由红紫色恰变纯蓝色，即达终点，根据EDTA的消耗量，计算茶叶中Ca，Mg的总量。并以MgO的质量分数表示。 4. 4. 茶叶中Fe含量的测量 (1)邻菲啰啉亚铁吸收曲线的绘制 用吸量管吸取铁标准溶液0，2.0，4.0mL分别注入50mL容量瓶中，各加入5mL盐酸羟胺溶液，摇匀，再加入5mL HAc,NaAc缓冲溶液和5mL邻菲啰啉溶液，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。放置10min，用3cm的比色皿，以试剂空白溶液为参比溶液

9、，在722型分光光度计中，从波长420,600nm间分别测定其光密度，以波长为横坐标，光密度为纵坐标，绘制邻菲啰啉亚铁的吸收曲线，并确定最大吸收峰的波长，以此为测量波长。 (2)标准曲线的绘制 用吸量管分别吸取铁的标准溶液0，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0mL于7只50mL容量瓶中，依次分别加入5.0mL盐酸羟胺，5.0mLHAc,NaAc缓冲溶液，5.0mL邻菲啰啉，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，放置10min。用3cm的比色皿，以空白溶液为参比溶液，用分光光度计分别测其光密度。以50mL溶液中铁含量为横坐标，相应的光密度为纵坐标，绘制邻菲啰啉亚铁的标准曲线。 (3)茶叶中Fe含

10、量的测定 用吸量管从2,容量瓶中吸取试液2.5mL于50mL容量瓶中，依次加入5.0mL盐酸羟胺，5.0mLHAc,NaAc缓冲溶液，5.0mL邻菲啰啉，用水稀释至刻度，摇匀，放置10min。以空白溶液为参比溶液，在同一波长处测其光密度，并从标准曲线上求出50mL容量瓶中Fe的含量，并换算出茶叶中Fe的含量，以FeO质量数表示之。 23五、注意事项 1. 茶叶尽量捣碎，利于灰化。 2. 灰化应彻底，若算溶后发现有未灰化物，应定量过滤，将未灰化的重新灰化。 3. 茶叶灰化后，酸溶解速度较慢时可小火略加热，定量转移要安全。 4. 测Fe时，使用的吸量管较多，应插在所吸的溶液中，以免搞错。 5. 1

11、,250mL容量瓶试液用于分析Ca，Mg元素，2,250mL容量瓶用于分析Fe，Al元素，不要混淆。 六、思考题 1. 预习思考 (1)应如何选择灰化的温度, 2+2+(2)鉴定Ca时，Mg为什么股干扰, (3)测定钙镁含量是加入三乙醇胺的作用是什么, (4)邻菲啰啉分光光度法测铁的作用原理如何,用该法测得的铁含量是否为茶叶中亚铁含量,为什么, (5)如何确定邻菲啰啉显色剂的用量, 2. 进一步思考 (1)欲测该茶叶中Al含量，应如何设计方案, 3+3+2+2+，Al离子与Ca，Mg离子分(2)试讨论，为什么pH=6,7时，能将Fe离完全。 (3)通过本实验，你对分析问题和解决问题方面有何收获

12、,请谈谈体会。 七、附录 实验报告样式: 1、 1、 实验目的 2、 2、 实验原理 3、 3、 实验仪器与试剂 4、 4、 实验步骤 5、 5、 实验过程记录 称量记录格式:直接法: 称量方法 物质1 重(质量g) 物质2 重(质量g) 物质3重(质量g) 物质4 重(质量g) 直接法 减量法 称量方法 物质1 重(质量g) 物质2 重(质量g) 物质3重(质量g) 物质4 重(质量g) 减量法 W1= W2= W3= W4= W2= W3= W4= W5= 试剂1重 试剂2重 试剂3重 试剂4重 滴定记录格式: 被滴定试液 试液1 ml 试液2 ml 试液3 ml 试液4 ml 滴定剂 初

13、读数= 初读数= 初读数= 初读数= 终读数= 终读数= 终读数= 终读数= 滴定剂消耗= 滴定剂消耗= 滴定剂消耗= 滴定剂消耗= 试液浓度 mol/L mol/L mol/L mol/L 6、 6、 计算公式: 7、 7、 结果: 8、 8、 讨论(针对实验中的问题和思考题进行讨论) 分光光度法快速测定硅酸盐中镁的含量 , 作者: 单位: 2007-9-13 关键字:M,O-测定 , 摘要: 目前水泥厂硅酸盐试样中镁的测定常采用EDTA滴定法,即在pH=10时用EDTA滴定钙、镁的合量,在PH,12时用EDTA滴定钙离子,然后用差减法求出镁的含量。该方法准确度低,操作麻烦。利用光度法测定镁

14、时由于钙、镁性质相似,硅酸盐试样中大量存在的钙严重干扰镁的测定,应用受到限制。本文研究了新显色剂二溴硝基偶氮砷与Mg的反应条件,建立了光2+度法测定Mg的一个新的方法,对硅酸盐试样中大量存在的钙的干扰采用加入EGTA来进行掩蔽。通过实验证明掩蔽剂EGTA用量范围宽,对测定体系没有影响。该方法操作简便,准确度高,选择性好,可用于硅酸盐试样中镁含量的快速测定。 1 实验部分 1.1 主要仪器与试剂 721型分光光度计; 镁标准溶液:浓度20g/ml;二溴硝基偶氮砷溶液:浓度0.4g/L;EGTA溶液:浓度0.2g/L;NHHO-NH缓冲溶液(pH=10)。 3241.2 实验方法 取标准溶液于25

15、ml比色管中,依次加入0.4g/L的二溴硝基偶氮砷溶液3.0ml,NHHO-NH缓冲溶液(pH=10)溶液5.0ml,用水定容,摇匀。在721型分光光度计324上,570nm波长处,以试剂空白作参比,用1cm比色皿测定溶液的吸光度。 2 结果与讨论 2+2.1 吸收曲线 取一定量的Mg标准溶液于25ml比色管中,按实验方法操作,在不同波长处测定溶液的吸光度,绘制吸收曲线见图1。实验结果表明,试剂的最大吸收峰在500nm处,络合物的最大吸收峰在570nm处,对比度本文选择570nm为测定波长。 2.2 酸度及缓冲溶液用量的影响 实验结果表明,当溶液的pH为9.7,11.0时吸光度高且稳定(见图2

16、),故本文选择在pH=10的NHHO-NH缓冲溶液进行显色测定,其适宜用量为0.5,7.0ml,故本文选择NHHO-NH324324缓冲溶液(pH=10)的用量为5.0ml。 2.3 显色剂用量的影响 实验结果表明,0.4g/L的二溴硝基偶氮砷溶液的用量为2.5,8.0ml时,灵敏度较高,且结果稳定。故本文选择的二溴硝基偶氮砷溶液3.0ml。 显色时间及络合物的稳定性 在本实验条件下,络合物立即形成,该络合物溶液室温下放置可稳定24h以上。 2.5 线性范围 实验结果表明,Mg量在0,20g/25ml范围内符合比耳定律,其表观摩尔吸光系数为2.310回归方程为,相关系数为=0.994。 2.6

17、 共存离子的影响 在选定条件下,相对误差?5%时,共存离子的允许量为(以g、 、3+2+3+2+4+2+2-计)Fe(20)、Fe(30)、Al(400)Pb(20)、Ti5)、Mn(40)、F(1000)、SiOKNa(2、-2-SOC、NO-不干扰测定,Ca干扰严重,可加入EGTA掩蔽。3 样品分析3.1 样品处理 准43确称取0.3000g水泥试样于4.0ml烧杯中,加水润湿,加入10ml(1+1)HCl,加热至微沸3min,用快速滤纸过滤,烧杯及滤纸用水洗涤7,8次。滤液置于500ml容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀,待测。3.2 掩蔽剂对测定体系的影响 对1ml 88-54水泥试液加入

18、不同量的0.2g/L EGTA溶液,按照实验方法进行测定。实验结果表明,0.2g/L EGTA溶液用量在8.5,12.0ml时可较好地掩蔽水泥中大量存在的钙。本文在样品的测定中加入10.0ml 0.2g/L EGTA溶液。3.3 镁含量的测定 吸取水泥试液1.0ml于25ml比色管中,加入10.0ml 0.2g/L EGTA溶液,以下按实验方法操作,测定溶液的吸光度,计算氧化镁的含量,结果见附表。 由以上实验结果可见,本方法在消除大量Ca的干扰时操作简便、快速、结果可靠、准确度高,用于硅酸盐试样中的镁的测定,结果较好 分光光度法测定水中的微量镁 镁是与人类生存环境密切相关的元素之一。目前，镁的

19、测定方法主thermo Barnstead超纯水要是EDTA-2Na滴定法与原子吸收光度法,1，2,。前者由于测定钙后，需加热使镁游离，操作较繁杂，而且终点不易观察。后者准确度高、操作方便，但仪器价格昂贵。本文利用刚果红碱溶液中加入镁会导致吸收光谱向红团移动?60nm，同时伴有着色效应，在反应条件下，反应剂的黄染色变为红染色,3,。而水杨酸的存在，能提高测定镁的选择性和灵敏度。试验结果表明:该法精密度高，回收率好。应用该法检测饮用水中的镁，简便、快速，结果令人满意。 材料与方法 1(仪器与试剂:UV-1206分光光度计(日本岛津)，恒温水浴箱(张家港市医疗器械厂)，水杨酸乙醇溶液10g,L，刚

20、果红溶液0.3g,L，氢氧化钠溶液2mol,L。镁标准贮备液:准确称取硫酸镁(MgSO4(7H2O)10.140g，加水溶解，定容至1000ml，保存于聚乙烯瓶中,4,。此溶液镁含量为1.00mg,ml，临用时稀释成10.0?g,ml。以上试剂均为分析纯，水为去离子水。 2(试验方法:取水样25ml(使镁含量在50?g内)于25ml比色管中。另取镁标准溶液0、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0ml于25ml比色管中，加纯水至刻度。在样品管和标准管中，加水杨酸乙醇溶液1.0ml，混匀;再加刚果红溶液1.0ml，再混匀。于37?水浴箱中15min。取出加氢氧化钠溶液1.0ml。

21、室温放置30min。用1cm比色皿，试剂空白调零，在550nm波长处，测量吸光度A。 结果与讨论 1(条件试验:(1)吸收光谱、吸光系数。按试验方法测定试剂空白，镁络合物在不同波长处的吸光度A，绘制吸收光谱。试剂空白、镁络合物的最大吸收峰分别为490nm、515nm处。由于试剂空白的吸收高，以试剂空白为参比管扣除，在550nm处吸收差值最大。本法选thermo Barnstead超纯水用550nm作为测定波长。镁络合物在550nm处吸光系数?为3.97103。(2)络合剂用量。试验结果表明，刚果红的浓度影响方法的线性范围、空白值和灵敏度，增加刚果红的浓度，则线性范围变宽，但空白值随之增大，灵敏

22、度则下降，再现性降低。本法选择0.3g,L刚果红溶液1.0ml。(3)氢氧化钠用量的影响。经试验，随着氢氧化钠浓度的提高，吸光度也随之提高，并于0.04mol,L溶液中达到最大值。在更高浓度的氢氧化钠溶液中，吸光度变化不大(图略)，方法选用氢氧化钠1.0ml。(4)水杨酸用量控制。水杨酸浓度直接影响方法的灵敏度和选择性，同时对微量存在的Ca2，、Al3，、Fe3，起隐蔽作用。其最佳量为0.7,1.5ml，方法选用1.0ml。(5)反应温度、时间与显色的稳定性。试验表明，镁与水杨酸、刚果红在室温下反应较慢，稳定性较差。在加热条件下，才能反应完全。显色稳定24h吸光度基本无变化(表略)。试验选择反

23、应温度为37?，时间为15min。 2(线性范围、检出限:按照试验方法测定了不同Mg2，含量的吸光度。试验表明Mg2，含量在0,2.0?g,ml范围内与吸光度A呈良好的线性关系，其回归方程为: A,0.00643C(?g,25ml)，0.00324 相关系数r,0.999，经22次空白试剂测定，计算出本法最低检出限为2.0?g。 3(络合物的组成:用摩尔比法和摩尔连续变化法测定络合物，其组成为:镁:刚果红,4?1。 4(共存离子的影响:在镁含量1.00?g,ml，相对误差,?5%条件下进行测定。下列共存物(以?g,ml计):K，、Na，、Cl,(500)、SO42,(50)、NO3,(30)、Ca2，(2)不干扰测定。但1?g(ml,1Mn2，、Fe3，、Sr2，、Al3，会产生正干扰;1?g(ml,1Zn2，、Cu2thermo Barnstead超纯水，、Ni2，、Li，会产生负干扰。可用氰化钾、磺基水杨酸排除干扰。方法适用饮用水质的分析。 5(样品分析:(1)合成样品分析。对镁含量为1.6?g,ml的合成水样进行了12次测定，结果为1.62?0.06?g,ml，相对标准偏差3.7%。(2)水样分析。利用本法对饮用水样进行测定，结果见表1，标准加入回收率为96%,106,。